汽车自动变速器维修 王健项目四 学习任务7

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编王健2024/4/22自动变速器的认识自动变速器变速原理的认识自动变速器液压元件的检修自动变速器电子控制系统的检修自动变速器的维修项目一项目二项目三项目四项目五项目六项目七自动变速器检测仪器的使用自动变速器常见故障的诊断

项目四自动变速器电子控制系统的检修学习目标任务描述理论知识准备任务实施学习拓展12345学习任务7自动变速器电子控制系统的认识学习目标知识目标

1.查阅资料，知道自动变速器电子控制系统各部件的功能和具体位置；

2.叙述各种信号、传感器和执行器的作用及基本原理。

技能目标

1根据维修资料，能找到自动变速器电子控制系统各部件的具体位置；

2.会用汽车故障诊断仪或电脑读取自动变速器电控系统故障码。建议课时6课时。

任务描述一辆装备自动变速器的威驰轿车，在没有维修手册的情况下，需要你指认该车自动变速器所涉及的传感器。一、理论知识准备1.概述电子控制系统是自动变速器控制的核心，通过传感器将汽车行驶速度和发动机负荷等参数转变为电信号，电脑根据这些信号作出是否需要换挡的判断，并按照设定的控制程序发出换挡指令，操纵各种电磁阀（换挡电磁阀、油压电磁阀等）去控制阀体中各个控制阀的工作（接通或切断换挡控制油路），驱动离合器、制动器、锁止离合器等执行元件，从而实现对自动变速器的全面控制。自动变速器的电子控制系统包括传感器及开关、电子控制单元（ECU）和执行器三部分，其组成框图如图7-1所示。电子控制单元（ECU）传感器及开关执行器

图7-1自动变速器的电子控制系统传感器部分主要包括节气门位置传感器、车速传感器、发动机转速传感器、输入轴转速传感器、冷却液温度传感器、ATF温度传感器、驻车挡/空挡位置开关（又称空挡起动开关）、强制降挡开关、制动灯开关、模式选择开关、OD开关等。

执行器部分主要包括各种电磁阀和故障指示灯等。

ECU主要完成换挡控制、锁止离合器控制、油压控制、故障诊断和失效保护等功能。

自动变速器控制系统的组成及各元件的安装位置如图7-2和图7-3所示。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-2自动变速器电气部件位置图一、理论知识准备

图7-3自动变速器电子控制系统框架图一、理论知识准备2.传感器及开关

1）节气门位置传感器（TPS）

（1）功用

节气门位置传感器安装在节气门体上，用于检测节气门开度的大小，并将数据传送给电脑，电脑根据此信号判断发动机负荷，从而控制自动变速器的换挡、调节主油压和对锁止离合器控制。节气门位置信号相当于液控自动变速器中的节气门油压。

2024/4/22一、理论知识准备2.传感器及开关

1）节气门位置传感器（TPS）

（2）结构、原理

一般是采用线性输出型节气门位置传感器，也称可变电阻式传感器，其结构、原理如图7-4所示，实际上是一个滑动变阻器，E是搭铁端子，IDL是怠速端子，VTA是节气门开度信号端子，VC是ECU供电端子，电脑提供恒定5V电压。当节气门开度增加，节气门开度信号触点逆时针转动，VTA端子输出电压也线形增大。如图7-5所示，VTA端子输出电压与节气门开度成正比。当怠速时，怠速开关闭合，IDL端子电压为0V。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-4节气门位置传感器的结构、原理

一、理论知识准备2024/4/22图7-5VTA端子输出电压与节气门开度的关系一、理论知识准备2）车速传感器（VSS）

（1）功用。

车速传感器用于检测自动变速器输出轴转速，自动变速器ECU根据车速传感器输入的信号计算出车速，并以此信号控制自动变速器的换挡和锁止离合器的锁止。

2024/4/22一、理论知识准备2）车速传感器（VSS）

（2）结构及工作原理。

常见的车速传感器有电磁式、舌簧开关式、光电式三种形式。电磁式车速传感器的结构如图7-6所示，主要由永久磁铁、电磁感应线圈、转子等组成。转子一般安装在变速器输出轴上，永久磁铁和电磁感应线圈安装在变速器壳体上，如图7-6c）所示。当输出轴转动，转子也转动，转子与传感器之间的空气间隙发生周期性变化，使电磁感应线圈中磁通量也发生变化，从而产生交流感应电压，如图7-6b）所示，并输送给电脑。电脑是根据交流感应电压脉冲频率大小计算车速，并以此控制自动变速器的换挡。车速传感器信号相当于液控自动变速器中的速控油压，电控自动变速器没有速控阀。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-6电磁式车速传感器的结构、原理一、理论知识准备3）输入轴转速传感器

对于轿车自动变速器，一般在机械变速器输入轴附近的壳体上装有检测输入轴转速的输入轴转速传感器。该传感器一般也是采用电磁式，其结构及工作原理与车速传感器一样。

自动变速器ECU根据输入轴转速传感器的信号可以更精确地控制换挡。另外，ECU还可以把该信号与发动机转速信号进行比较，计算出变矩器的转速比，使主油压和锁止离合器的控制得到优化，以改善换挡、提高行驶性能。

2024/4/22一、理论知识准备4）ATF温度传感器

ATF（自动变速器油）温度传感器将油液温度转换为输入到ECU的电阻值。通过ECU端子THO1(THO)，ECU将电压施加到温度传感器。

传感器一般都是一个负温度系数的热敏电阻（如图7-7所示），电阻值随着变速器油温度的改变而改变，即随着温度升高，传感器电阻减小，如图7-8所示。

传感器的一个端子搭铁，所以随着温度升高，传感器电阻减小，电压会降低。ECU根据电压信号计算油液温度。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-7温度传感器图7-8ATF温度传感器特性一、理论知识准备

5）模式选择开关

（1）功用。

模式选择开关是供驾驶员选择所需要的行驶或换挡模式的开关。大部分车型都具有常规模式（N或NORM）和动力模式（P或PWR），有些车型还有经济模式（E或ECO）。自动变速器ECU根据所选择的行驶模式执行不同的换挡程序，控制换挡和锁止正时。如选择动力模式，自动变速器会推迟升挡，以提高动力性，而选择经济模式，自动变速器会提前升挡，以提高经济性，常规模式介于二者之间。

2024/4/22一、理论知识准备

5）模式选择开关

（2）结构、原理。

如图7-9所示为常见的具有常规和动力两种模式的模式选择开关线路图，当开关接通NORM（常规模式），仪表盘上NORM指示灯点亮，同时自动变速器ECU的PWR端子的电压为0V，ECU从而知道选择了常规模式。当开关接通PWR（动力模式），仪表盘上PWR指示灯点亮，同时自动变速器ECU的PWR端子的电压为12V，ECU从而知道选择了动力模式。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-9模式选择开关线路图一、理论知识准备

6）空挡起动开关

（1）功用。

空挡起动开关有两个功用，一是给自动变速器ECU提供挡位信息，二是保证只有选挡杆置于P或N位才能起动发动机。

（2）结构、原理。

如图7-10所示，当选挡杆置于不同的挡位时，仪表盘上相应的挡位指示灯会点亮。当ECU的端子N、2或L与端子E接通时，ECU便分别确定变速器位于N、2或L位；否则，ECU便确定变速器位于D位。只有当选挡杆置于P或N位时，端子B与NB接通，才能给起动机通电，使发动机起动。2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-10空挡起动开关线路图一、理论知识准备

7）OD开关

（1）功用。

OD开关（超速挡开关）一般安装在选挡杆上，由驾驶员操作控制，可以使自动变速器有或没有超速挡。

（2）原理。

如图7-11所示，当按下OD开关（ON），OD开关的触点实际为断开，此时ECU的OD2端子的电压为12V，自动变速器可以升至超速挡，且ODOFF指示灯不亮。2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-11OD开关ON的线路图一、理论知识准备如图7-12所示，当再次按下OD开关，OD开关会弹起（OFF），OD开关的触点实际为闭合，此时ECU的OD2端子的电压为0V，自动变速器不能升至超速挡，且ODOFF指示灯点亮。

图7-12OD开关OFF的线路图一、理论知识准备

8）制动灯开关

（1）功用。

自动变速器ECU通过制动灯开关检测是否踩下制动踏板，如果踩下制动踏板，ECU会取消锁止离合器的工作。

（2）原理。

如图7-13所示，制动灯开关安装在制动踏板支架上。当踩下制动踏板，开关接通，ECU的STP端子电压为12V；当松开制动踏板，开关断开，STP端子电压为0V。ECU根据STP端子的电压变化了解制动踏板的工作情况。

一、理论知识准备2024/4/22图7-13制动灯开关线路图一、理论知识准备

3.执行器

电子控制系统的执行器主要指电磁阀和故障指示灯，这里只介绍电磁阀。

电磁阀根据功能的不同可以分为换挡电磁阀、锁止离合器电磁阀和油压电磁阀。根据工作原理的不同可以分为开关式电磁阀和占空比式（脉冲线性式）电磁阀。不同的自动变速器使用的电磁阀数量不同，一般为3-8个不等。例如上海通用的4T65-E自动变速器电控系统有4个电磁阀，其中2个是换挡电磁阀、1个是油压电磁阀、1个是锁止离合器电磁阀。而一汽大众的01M自动变速器电控系统则采用7个电磁阀。

绝大多数换挡电磁阀是采用开关式电磁阀，油压电磁阀是采用占空比式电磁阀，而锁止离合器电磁阀采用开关式的和占空比式的都有。

2024/4/22一、理论知识准备

1）开关式电磁阀

（1）功用。

开关式电磁阀的功用是开启或关闭液压油路，通常用于控制换挡阀和部分车型锁止离合器的工作。

（2）结构、原理。

开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯等组成，如图7-14所示。当电磁阀通电时，在电磁吸力作用下衔铁和阀芯下移，关闭泄油口，主油压供给到控制油路。当电磁阀断电时，在回位弹簧的作用下衔铁和阀芯上移，打开泄油口，主油压被泄掉，控制油路压力很小。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-14开关式电磁阀

一、理论知识准备

2）占空比式电磁阀

（1）占空比的概念。占空比是指一个脉冲周期中通电时间所占的比例（百分数），如图7-15所示。

2024/4/22图7-15占空比一、理论知识准备（2）结构、原理。

占空比式电磁阀与开关式电磁阀类似，也是有电磁线圈、滑阀、弹簧等组成，如图7-16所示。它通常用于控制油路的油压，有的车型的锁止离合器也采用此种电磁阀控制。与开关式电磁阀不同的是，控制占空比式电磁阀的电信号不是恒定不变的电压信号，而是一个固定频率的脉冲电信号。在脉冲电信号的作用下，电磁阀不断开启、关闭泄油口。

占空比式电磁阀有两种工作方式，一是占空比越大，经电磁阀泄油越多，油压就越低；另一种是占空比越大，油压越高。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-16占空比式电磁阀

一、理论知识准备

4.电子控制单元

电子控制单元英文缩写为ECU，俗称电脑。自动变速器ECU具有换挡控制、锁止离合器控制锁、换挡平顺性控制、故障诊断、失效保护等功能。

2024/4/22一、理论知识准备1）换挡控制

自动变速器换挡时刻的控制是ECU最重要的控制内容之一。汽车在某个特定工况下都有一个与之对应的最佳换挡时刻，使汽车发挥出最好的动力性和经济性。汽车行驶过程中，自动变速器ECU根据模式选择开关信号、节气门开度信号、车速信号等参数来打开或关闭换挡电磁阀，从而打开或关闭通往离合器、制动器的油路，使变速器升挡或降挡。

2024/4/22一、理论知识准备2024/4/22图7-17常见四挡自动变速器的自动换挡图一、理论知识准备常见四挡自动变速器的自动换挡图，具有如下特点：

（1）随着节气门开度增加，升挡或降挡车速增加。以2挡升3挡为例，当节气门开度为2/8时，升挡车速为35km/h，降挡车速为12km/h；当节气门开度为4/8时，升挡车速为50km/h，降挡车速为25km/h。所以在实际的换挡操作过程中，一般可以采用“收油门”的方法来快速升挡。

（2）升挡车速高于降挡车速，以免自动变速器在某一车速附近频繁升挡、降挡而加速自动变速器的磨损。

2024/4/22一、理论知识准备

2）锁止离合器控制

自动变速器ECU将各种行驶模式下锁止离合器的工作方式编程存入存储器，然后根据各种输入信号，控制锁止离合器电磁阀的通、断电，从而控制锁止离合器的工作。

（1）锁止离合器工作的条件。

如果满足以下5个条件，自动变速器ECU会接通锁止离合器电磁阀，使锁止离合器处于接合状态。

①选挡杆置于D位，且挡位在D2、D3或D4挡；

②车速高于规定值；

③节气门开启（节气门位置传感器IDL触点未闭合）；

④冷却液温度高于规定值；

⑤未踩下制动踏板（制动灯开关未接通）。

2024/4/22一、理论知识准备

2）锁止离合器控制

（2）锁止的强制取消。

如果符合下面以下条件中的任何一项，ECU就会给锁止离合器电磁阀断电，使锁止离合器分离。

①踩下制动踏板（制动灯开关接通）；

②发动机怠速（节气门位置传感器IDL触点未闭合）；

③冷却液温度低于规定值（如60℃）；

④当巡航系统工作时，如果车速降至设定车速以下至少10km/h。

2024/4/22一、理论知识准备3）换挡平顺性控制

自动变速器改善换挡平顺性的方法有换挡油压控制、减少转矩控制和N-D换挡控制。

（1）换挡油压控制。

自动变速器在升挡和降挡的瞬间，ECU会通过油压电磁阀适当降低主油压，以减少换挡冲击，改善换挡。也有的自动变速器是在换挡时通过电磁阀来减小蓄能器背压，以减缓离合器或制动器油压的增长率，来减少换挡冲击。

2024/4/22一、理论知识准备3）换挡平顺性控制

（2）减少转矩控制。

在自动变速器换挡的瞬间，通过推迟发动机点火时刻或减少喷油量，减少发动机输出转矩，以减少换挡冲击和输出轴的转矩波动。

（3）N-D换挡控制。

当选挡杆由P位或N位置于D位或R位时，或由D位或R位置于P位或N位时，通过调整喷油量，把发动机转速的变化减少到最小限度，以改善换挡。

2024/4/22一、理论知识准备

4）故障自诊断

电控自动变速器ECU具有内置的自我诊断系统，它不断监控各传感器、信号开关、电磁阀及其线路，当有故障时，ECU使ODOFF指示灯闪烁，以提醒驾驶员或维修人员；并将故障内容以故障码的形式存储在存储器中，以便维修人员采用人工或仪器的方式读取故障码。

当故障排除后，ODOFF指示灯将停止闪烁，不过故障码仍然会保留在ECU存储器中。

当OD开关ON时（OD开关断开），如果有故障，ODOFF指示灯将点亮而不是闪烁。

注意：不同的自动变速器，故障指示灯不同。如丰田车系采用ODOFF，通用车系采用ServiceEngineSoon指示灯，本田车系采用D4指示灯。

2024/4/22一、理论知识准备

5）失效保护

当自动变速器出现故障时，为了尽可能使自动变速器保持最基本的工作能力，以维持汽车行驶，便于汽车进厂维修，电控自动变速器ECU都具有失效保护功能。

2024/4/22一、理论知识准备

（1）当传感器出现故障时，ECU所采取的失效保护措施是：

①节气门位置传感器出现故障时，电脑根据怠速开关的状态进行控制。当怠速开关断开时（加速踏板被踩下），按节气门开度为1/2进行控制，同时节气门油压为最大值；当怠速开关接通时（加速踏板完全放松），按节气门处于全闭状态进行控制，同时节气门油压为最小值。

②车速传感器出现故障时，电脑不能进行自动换挡控制，此时自动变速器的挡位由选挡杆的位置决定。在D位和2位时固定为超速挡或3挡，在L位时固定为2挡或1挡；或不论选挡杆在任何前进挡位，都固定为1挡，以保持汽车最基本的行驶能力。

③冷却液或ATF油温度传感器出现故障时，ECU按温度为80℃的设定进行控制。2024/4/22一、理论知识准备（2）电磁阀出现故障时，ECU所采取的失效保护措施是：

①换挡电磁阀出现故障时，ECU一般会将自动变速器锁挡，挡位与选挡杆的位置有关。如丰田车系锁挡情况见表7-1。

②锁止离合器电磁阀出现故障时，ECU会停止锁止离合器的控制，使锁止离合器始终处于分离状态。

③油压电磁阀出现故障时，ECU会停止油压的控制，使油路压力保持为最大。

2024/4/22丰田车系锁挡情况表7-1一、理论知识准备

二、任务实施根据维修手册，首先要找到自动变速器各元件的具体位置。2024/4/221.准备工作（1）手电筒。（2）科鲁兹轿车一辆。（3）科鲁兹轿车维修手册。

二、任务实施

2.技术要求与注意事项（1）打开和盖好发动机舱盖时要做好安全防护。（2）在查找电控元器件时，要时刻谨记电子和微电子器件的特性及禁忌，不可违章操作。

二、任务实施

（1）检查车辆停放，变速器挡位在P挡，拉紧驻车制动器。安装四件套：座椅套；方向盘套；换挡杆套；地板垫。

（2）释放发动机舱盖锁定释放杆；

（3）打开发动机舱盖。

（4）做好车辆保护：安放左右翼子板布、前格栅布；放置前轮车轮挡块；安装排气管接管；

3.操作步骤

二、任务实施

（5）查找节气门位置传感器、油门位置传感器、车速传感器、水温传感器、输入轴转速传感器电气连接器、输出轴转速传感器电气连接器、换挡位置开关电气连接器等。

（6）查看完毕后，拿开左右翼子板布、前格栅布；拿开前轮车轮挡块；拆开排气管接管；

（7）盖好发动机舱盖。

（8）拿开四件套：座椅套；方向盘套；换挡杆套；地板垫。放好工具，清洁场地。

3.操作步骤

二、任务实施

4.工作任务

（1）叙述查找到的传感器作用及基本原理；

（2）对于这些传感器，哪些与电控自动变速器运行有关联。

（3）查找维修手册，确认你所检修的传感器是属于哪种类型的传感，做好记录。

2024/4/22

二、任务实施2024/4/22变速器油温度传感器是一个重要的传感器,安装在控制阀上,对变速器主要进行高温控制,如图7-18所示。

三、学习拓展图7-18自动变速器油温度传感器

变速器油温度高于150℃时变矩器立即进入锁止工况，30ｓ后如果变速器油温度仍不下降，变矩器解除锁止工况，变速器退出超速挡，变速器油温度传感器自身或线束短路，数据流会显示变速器油温度高于150℃，所以变速器油温度传感器自身或线束短路后，变矩器不进入锁止工况，变速器没有超速挡，汽车没有高速。2024/4/22以迈腾双离合器变速器油温度传感器为例,变速器油温度传感器为G509和G93,其G93负责监控变速器油底壳油温度，即变速器油温度，为G509(图7-19)负责监控变速器图7-19离合器温度传感为G509中离合器工作油温度，并根据油温度变化调节离合器冷却油的流量，并采取其他相应措施保护变速器。如果双离合器中有一个离合器打滑，电液控制单元油温度超过138℃时，变速器控制单元进入过载保护，减小发动机输出转矩，计算离合器工作油温度超过额定值的量，将发动机转矩减小到怠速上限，使离合器过载几乎不出现，达到离合器冷却系统降温的目的。

随后发动机重新提供最大转矩ꎬ离合器油温度超过145℃(离合器严重打滑)，停止向离合器供油，两个离合器处于断开位置，离合器油流出口的为G509就会给变速器控制单元高温信号。控制单元进入过载保护，Ｄ位上只有一个失效保护挡，应立即更换双离合器(两个离合器必须成对更换)。

三、学习拓展2024/4/22图7-19离合器温度传感器Ｇ509如果G509短路，数据流会显示离合器油温度超过150℃，变速器控制单元进入过载保护，Ｄ位上只有一个２挡。

三、学习拓展

三、学习拓展通常电子控制系统出现故障时，电脑的自诊断系统均以故障码的形式出现，不同类型的车型，其出现故障码的方式及读取的形式都不相同，可以通过人工诊断或专用仪器读取故障码，进行有针